Az eukarióta sejtciklus szabályozása

Az előadások a következő témára: "Az eukarióta sejtciklus szabályozása"— Előadás másolata:

1 Az eukarióta sejtciklus szabályozása

2 Az eukarióta sejtciklus szabályozása kurzus tematikája
félév Bevezetés és rövid áttekintés Deák Péter Ciklin-függő kinázok és foszfatázok Deák Péter A mitótikus orsó Belecz István Transzport folyamatok a sejtekben Szabad János A fehérjelebontás szerepe és mechanizmusa Deák Péter A proteaszóma felépítése és működése Udvardy Andor Sejtciklus ellenőrzési mechanizmusok Deák Péter DNS károsodást javító mechanizmusok Haracska Lajos Az apoptózis Monostori Éva A sejtciklus szabályozása az egyedfejlődés során Deák Péter A növényi sejtciklus szabályozás sajátosságai Horváth V. Gábor A sejtciklus és a rák kapcsolata Deák Péter Számonkérés – írásbeli teszt

3 Sejtek sejtekből jönnek létre
A sejtciklus a növekedés és osztódás ciklusa Egysejtűek – új organizmus minden ciklus után Soksejtűek – kialakuláshoz és fenntartáshoz sok ciklusra van szükség A sejtciklus nagy változatosságot mutat A sejtciklus lényeges hasonlóságokat mutat Sejtciklus szabályozó rendszer: szabályozó fehérjék összetett hálózata - biokémiai, vagy molekuláris kapcsolók sorozata - meghatározza sejtciklus lefolyását - biztosítja a folyamatok pontosságát - beépített ellenörző mechanizmusok - képes érzékelni és reagálni sejten belüli jelzésekre - képes érzékelni és reagálni sejten kívüli jelzésekre A sejtek megkettőzik makromolekuláik és organellumaik számát is

4 A megkettőződés és az osztódás ciklusa a sejtciklus

5 Sejtek sejtekből jönnek létre
A sejtciklus a növekedés és osztódás ciklusa Egysejtűek – új organizmus minden ciklus után Soksejtűek – kialakuláshoz és fenntartáshoz sok ciklusra van szükség A sejtciklus nagy változatosságot mutat A sejtciklus lényeges hasonlóságokat mutat Sejtciklus szabályozó rendszer: szabályozó fehérjék összetett hálózata - biokémiai, vagy molekuláris kapcsolók sorozata - meghatározza sejtciklus lefolyását - biztosítja a folyamatok pontosságát - beépített ellenörző mechanizmusok - képes érzékelni és reagálni sejten belüli jelzésekre - képes érzékelni és reagálni sejten kívüli jelzésekre A sejtek megkettőzik makromolekuláik és organellumaik számát is

6 A setciklust szabályozás eredménye igen eltérő lehet

7 Sejtek sejtekből jönnek létre
A sejtciklus a növekedés és osztódás ciklusa Egysejtűek – új organizmus minden ciklus után Soksejtűek – kialakuláshoz és fenntartáshoz sok ciklusra van szükség A sejtciklus nagy változatosságot mutat A sejtciklus lényeges hasonlóságokat mutat Sejtciklus szabályozó rendszer: szabályozó fehérjék összetett hálózata - biokémiai, vagy molekuláris kapcsolók sorozata - meghatározza sejtciklus lefolyását - biztosítja a folyamatok pontosságát - beépített ellenörző mechanizmusok - képes érzékelni és reagálni sejten belüli jelzésekre - képes érzékelni és reagálni sejten kívüli jelzésekre A sejtek megkettőzik makromolekuláik és organellumaik számát is

8 A sejtciklus kutatásának története

9 A citoplazma határozza meg a sejtmagi működést
Embriológia Biokémia Genetika A sejtmag határozza meg a citoplazma működését A citoplazma határozza meg a sejtmagi működést Fehérjeszerű anyag a petesejtek érését indukálja Tengerisün embrióban néhány fehérje mennyisége a sejtosztódással szinkronban változik Élesztőkben izolálnak sejtosztódási mutánsokat – cdc gének M o l e k u l á r i s b i o l ó g i a Tisztítják az MPF-t és kiderül, hogy egy kináz, aminek két alegysége van: Cdc2 és ciklin B Klónozzák és szekvenálják a ciklin A-t kódoló gént. Kimutatják, hogy petesejt érést indukál Kimutatják, hogy a cdc2 gén terméke egy protein kináz, ami komplexet alkot a ciklinekkel

10 A karmosbéka petesejt osztódás nélkül növekszik,
majd megtermékenyülés után növekedés nélkül osztódik A petesejt osztódás nélkül növekszik A megtermékenyített petesejt növekedés nélkül osztódik pete spermium

11 A petesejt a meiózis-II
A béka pete érése és aktívációja É R É S AKTÍVÁCIÓ petesejt pete embrió sejtmag diploid sejtmag Progeszteron indukció Megtermékenyítés Meiózis-I osztódások A petesejt a meiózis-I G2 fázisában vesztegel meiózis-I M fázisa A petesejt a meiózis-II G2 fázisában vesztegel megtermékenyített pete interfázisban

12 Egy citoplazmatikus faktor indukálja az elsődleges petesejtek érését
Masui és Makert kísérlete M-fázisban lévő sejt citoplazmája Interfázisban lévő sejt citoplazmája sejtmag petesejt Az elsődleges petesejt megérik, és eljut a meiózis-II metafázisába Az elsődleges petesejt a meiózis-I G2 fázisában vesztegel

13 A sejtciklus szabályozó rendszer sejtmentes
citoplazma kivonatban is működik Minshull és Hunt kísérlete Citoplazma kivonat aktívált béka petékből Sejtmagok béka hímivarsejtek-ből ATP Sejtmentes sejtciklus: perc

14 Sejt és szövettenyészetek teszik lehetővé az emős sejtciklus tanulmányozását

15 Sejtfúziós kísérletek igazolták, hogy a csak G1 sejtek képesek DNS replikációra
G1 sejtmagok azonnal S fázisba lépnek. S sejtmagok folytatják a DNS replikációt G2 sejtmagok G2 fázisban maradnak. S sejtmagok folytatják a DNS replikációt G2 sejtmagok G2 fázisban maradnak. G1 sejtmagok S fázisba lépnek saját ritmusuk szerint

16 Az MPF mitózist indukál interfázisos sejtekben
G1 S G2 A G1 sejt kromoszómái is kondenzálódnak Az S sejt kromoszómái A G2 sejt kromoszómái

17 A ciklinek és az MPF koncentrációja párhozamosan
változik a sejtciklus folyamán Ruderman és Hunt kísérlete mitózis interfázis mitózis interfázis MPF relatív koncentráció ciklin ciklin A ciklin B ribonukleotid reduktáz

18 Egysejtű élesztők tették lehetővé a az eukarióta sejtciklus genetikai analízisét

19 A sarjadzó (Saccharomyces cerevisiae) és a hasadó
(Schizosaccharomyces pombe) élesztő életciklusa néhány törzsben diploid sejtek osztódnak diploid sejtek meiózis meiózis konjugáció konjugáció néhány törzsben haploid sejtek osztódnak haploid sejtek Sarjadzó élesztő Hasadó élesztő

20 Hőérzékeny mutánsok viselkedése
PERMISSZÍV HŐMÉRSÉKLET RESTRIKTÍV HŐMÉRSÉKLET G1 S G2 M

21 Élesztő cdc gének klónozási sémája
transzformáció vad típusú élesztő DNS fragmenteket hordozó plazmidokkal transzformált cdc 28ts sejtek 35 oC-on cdc 28ts sejtek 25 oC-on X gén nincs telep képződés Y gén cdc 28 cdc 28 plazmid izolálás sejtek osztódnak és telepet alkotnak

22 A citoplazma határozza meg a sejtmagi működést
Embriológia Biokémia Genetika A sejtmag határozza meg a citoplazma működését A citoplazma határozza meg a sejtmagi működést Fehérjeszerű anyag a petesejtek érését indukálja Tengerisün embrióban egy fehérje mennyisége a sejtosztódással szinkronban változik Élesztőkben izolálnak sejtosztódási mutánsokat – cdc gének M o l e k u l á r i s b i o l ó g i a Tisztítják az MPF-t és kiderül, hogy egy kináz, aminek két alegysége van: Cdc2 és ciklin B Klónozzák és szekvenálják a ciklin A-t kódoló gént. Kimutatják, hogy petesejt érést indukál Kimutatják, hogy a cdc2 gén terméke egy protein kináz, ami komplexet alkot a ciklinekkel

23 Ellenőrzési mechanizmusok biztosítják a sejtciklus szabályos lefutását
kontrol + koffein + hidroxiurea NORMÁLIS MITÓZIS LEÁLL S FÁZISBAN ÖNGYILKOS MITÓZIS

24 Ellenőrzési mechanizmusban szerepet játszó gének azonosítása

25 cell multiplication = cell division
A sejtciklus kutatás az egyetlen tudományterület, amelyben szorzás és osztás alatt ugyanazt értjük cell multiplication = cell division